(57)【要約】【課題】入射光の反射率及び回折光を低減できる微細構造体を提供すること。【解決手段】本発明の微細構造体（１）は、基材（１１）と、基材（１１）主面から面外方向に延在する複数の凸部（１３）又は凹部（１５）を含み基材（１１）上に設けられた微細構造層（１２）とを具備し、微細構造層（１２）は、基材（１１）主面内のＹ軸方向において、複数の凸部（１３）が不定間隔で配列された複数の凸部列（１３−１〜１３−Ｎ）を有し、基材（１１）主面内でＹ軸方向に直交するＸ軸方向において、複数の凸部列（１３−１〜１３−Ｎ）がピッチＰｘで並設されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材上に設けられ前記基材主面から面外方向に延在する複数の凸部又は凹部を含む微細構造層とを具備し、
前記微細構造層は、前記基材主面内の第１面内方向において、前記複数の凸部が不定間隔で配列された複数の凸部列を有し、前記基材主面内で前記第１面内方向に直交する第２面内方向において、前記複数の凸部列がピッチＰ２で並設されていることを特徴とする微細構造体。
【請求項２】
前記複数の凸部列に属する各凸部が、前記第１面内方向において変動幅δを有するピッチＰ１で配列されたことを特徴とする請求項１記載の微細構造体。
【請求項３】
前記ピッチＰ１、及び前記ピッチＰ２が、可視光の波長以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の微細構造体。
【請求項４】
前記微細構造層は、前記複数の凸部間に設けられた微小凸部を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の微細構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に微細構造を有する微細構造体に関し、例えば、反射防止用の光学素子として用いられる微細構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可視光以下のナノオーダーの微細構造（微細凹凸構造）を表面に付与されたいわゆる微細構造体により、低反射率を実現できることが知られている（非特許文献１）。このような微細構造体は、低反射率を有することから注目を集めており、ＬＣＤやレンズなどの光学用途に広く適用が見込まれている。
【０００３】
表面に微細構造を付与された微細構造体が低反射率となるのは、次のように説明される。一般に互いに屈折率の異なる２つの光透過性材料１０１、１０２が積層されてなる光透過性部材１００に光が入射すると、光透過性材料１０１、１０２の界面での屈折率差により、入射した光の一部が反射する（図１０参照）。この際の入射光の反射率は、屈折率の差が大きいほど大きくなる。
【０００４】
一方で、光透過性材料１０１、１０２間の界面に微細構造層１０３を設けると、界面における入射光の反射率が大幅に低減する。この場合、光透過性材料１０１、１０２間における有効媒質近似により、界面での屈折率の変化に段差が生じず屈折率が徐々に変化する（図１１参照）。このため、実質的に屈折率の差が異なる界面が存在しないことになり、入射光の反射率が低減される。
【０００５】
微細構造体においては、上記メカニズムで入射光の反射率を低減しているため、微細構造の形状としては、その断面形状において光の入射方向に対して垂直な平面（平滑面）を有しないことが重要である。光の入射方向に対して垂直な平面を有すると、それだけ屈折率変化が大きくなるためである。そのため、微細構造体においては、表面に付与する微細構造の占有率を高めて、屈折率がなだらかに変化するように形成することが重要となる。
【０００６】
微細構造体において、入射光の反射率を低減するための微細構造としては、例えば、凸状部を複数列のトラックをなすように配設した六方格子パターン、又は四方格子パターンが提案されている（特許文献１）。
【０００７】
特許文献１においては、微細構造が六方格子パターン、又は四方格子パターンで構成されるため、表面における微細構造の占有率が高まり、入射光の反射率を低減することが可能となる。しかしながら、微細構造が規則的であるため、最小繰り返し単位に由来するピッチ以外に、高次の繰り返し単位に由来するピッチが存在する。そのため、平面パターンに対する特定角度において、回折光が観察されるという問題がある。
【０００８】
例えば、図１２に示す単純正方格子においては、Ｘ軸方向において隣接する凸部１０３ａ、ｂ間におけるピッチＣ１の最小繰り返し単位以外に、ＸＹ平面内の斜め方向における凸部１０３ａと凸部１０３ｃとの間にピッチＣ２の繰り返し単位が存在し、凸部１０３ａと凸部１０３ｄとの間にピッチＣ３の繰り返し単位が存在する。また、図１３に示す六方格子においても、凸部１０４ａと凸部１０４ａの周囲に配設される６つの凸部１０４ｂとの間における最小ピッチＨ１の繰り返し単位以外に、凸部１０４ｂを介して凸部１０４ａの周囲に配設される凸部１０４ｃと凸部１０４ａとの間におけるピッチＨ２の繰り返し単位が存在する。このため、これらの例においては、例えば、凸部１０４ａと凸部１０４ｃとを結ぶ直線と同一方向から光が入射した場合には、繰り返し単位が大きくなるために、回折光の発生及び入射光の反射率が増大することになる。
【０００９】
一方で、隣接する凸部頂部のピッチが不揃いとなるよう形成した微細構造（特許文献２）や、ピッチがランダムとなるように形成した微細構造が提案されている（特許文献３）。特許文献２、及び特許文献３においては、微細構造に繰り返し単位が存在せず、ピッチに規則性を持たせないランダムな微細構造により、回折光及び入射光の反射率を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２３０１３２号公報
【特許文献２】特開２００８−２０３８１２号公報
【特許文献３】特開２００３−１１４３１６号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】「光技術コンタクト」  ４３（１１），６３０（２００５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、微細構造の凸部頂部のピッチを不揃いにした場合や、ピッチに規則性を持たせないランダムな微細構造とした場合には、ある平均ピッチＰａｖを中心としたある頻度分布でピッチが存在する（図１４参照）。そのため、平均ピッチＰａｖよりも大きいピッチが一定の確率で存在することになり、その分、反射率が増大することになる。
【００１３】
平均ピッチＰａｖより大きいピッチによる反射率の増大を抑制するためには、対象とする入射光の波長に対して平均ピッチＰａｖを大幅に小さくし、かつピッチのバラツキを抑える必要がある。このような微細構造の形成には、過大な生産技術を要し、製造コストの低減が困難になるという問題がある。このように、従来の微細構造体においては、入射光の反射率、及び回折光を必ずしも十分に低減できない問題があった。
【００１４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、入射光の反射率及び回折光を低減できる微細構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の微細構造体は、基材と、前記基材上に設けられ前記基材主面から面外方向に延在する複数の凸部又は凹部を含む微細構造層とを具備し、前記微細構造層は、前記基材主面内の第１面内方向において、前記複数の凸部が不定間隔で配列された複数の凸部列を有し、前記基材主面内で前記第１面内方向に直交する第２面内方向において、前記複数の凸部列がピッチＰ２で並設されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、微細構造層の複数の凸部が、第１方向において不定間隔で配列され、第２方向において所定のピッチＰ２で並設されるので、複数の凸部間におけるピッチの規則性を低減でき、入射光の反射率及び回折光を低減することができる。
【００１７】
本発明の微細構造体においては、前記複数の凸部列に属する各凸部が、前記第１面内方向において変動幅δを有するピッチＰ１で配列されたことが好ましい。この構成により、入射光の反射率及び回折光を更に低減できる。
【００１８】
本発明の微細構造体においては、前記ピッチＰ１、及び前記ピッチＰ２が、可視光の波長以下であることが好ましい。この構成により、入射光の反射率をさらに低減することができるので、反射光及び回折光をより低減でき、光学素子として好適に用いることが可能となる。
【００１９】
本発明の微細構造体においては、前記微細構造層は、前記複数の凸部間に設けられた微小凸部を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、入射光の反射率及び回折光を低減できる微細構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態に係る微細構造体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る微細構造体の微細構造層の平面模式図である。
【図３】本実施の形態に係る微細構造体の他の例を示す模式的な斜視図である。
【図４】本実施の形態に係る微細構造体の凸部列の配列の一例を示す平面模式図である。
【図５】本実施の形態に係る微細構造体の構成例を示す説明図である。
【図６】本実施の形態に係る微細構造体の他の構成例を示す模式的な斜視図である。
【図７】本実施の形態に係る微細構造体の他の構成例を示す模式的な斜視図である。
【図８】本実施の形態に係る微細構造体の製造方法の説明図である。
【図９】実施例１に係る円筒モールドの微細構造の斜視におけるＳＥＭ写真である。
【図１０】一般的な光透過性材料の界面における屈折率の変化を示す概念図である。
【図１１】界面に微細構造を有する光透過性材料の界面における屈折率の変化を示す概念図である。
【図１２】正方格子パターンにおけるピッチの一例を示す模式図である。
【図１３】六方格子パターンにおけるピッチの一例を示す模式図である。
【図１４】ランダムパターンにおけるピッチの頻度分布の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
まず、図１を参照して本実施の形態に係る微細構造体の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る微細構造体１の一例を示す模式的な斜視図である。図１に示す本実施の形態に係る微細構造体１は、概して平板形状をなしており、透明材料（光透過性材料）を含む基材１１と、この基材１１の一主面上に設けられた微細構造層１２とを備える。微細構造層１２は、基材１１主面Ｆから面外方向に向けて延在する複数の凸部１３を含む。複数の凸部１３は、基材１１主面Ｆに垂直な厚み方向（Ｚ軸方向）において、基材１１主面Ｆから上方に突出するように設けられる。この微細構造体１においては、基材１１主面Ｆから厚み方向に突出する複数の凸部１３により、入射光の反射率及び回折光を低減できる。
【００２３】
図２は、本実施の形態に係る微細構造体１の平面模式図である。図２に示すように、微細構造層１２は、基材１１主面内のＹ軸方向（第１面内方向）において、複数の凸部１３が不定間隔Ｐｙ（ピッチＰｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３）で配列された複数の凸部列１３−１〜１３−Ｎを有する。各凸部列１３−１〜１３−Ｎは、基材１１主面内でＹ軸方向に直交するＸ軸方向（第２面内方向）おいて、所定のピッチＰｘで並設される。本実施の形態においては、複数の凸部１３がＹ軸方向において、互いに異なるピッチＰｙ（ピッチＰｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３参照）で不定間隔に配列されてそれぞれ一つの凸部列１３−１〜１３−Ｎを構築し、各凸部列１３−１〜１３−ＮがＸ軸方向において、所定のピッチＰｘで並設されて全体として複数の凸部列１３−１〜１３−Ｎを構成している。
【００２４】
本実施の形態に係る微細構造体１においては、各凸部列１３−１〜１３−Ｎに属する複数の凸部１３が、Ｙ軸方向において互いに隣接する凸部列１３−１〜１３−Ｎ間のピッチＰｙが不定間隔で配列される。この構成により、基材１１主面をＸ軸方向から見た場合に、複数の凸部１３がＹ軸方向に互いにずれてランダムに配置され、ＸＹ平面内に配設される複数の凸部間の繰り返しパターンの周期性が低減される（例えば、ＸＹ平面内の斜め方向のピッチＰａ、Ｐｂが異なる値となる）ので、反射率及び回折率を低減することが可能となる。さらに、複数の凸部１３−１〜１３−Ｎが、Ｘ軸方向のピッチＰｘは略一定値（略等間隔）に並設されるので、基材１１主面内の全面内方向にランダムに複数の凸部１３を設けた微細凹凸構造と比較して、複数の凸部１３間のピッチの頻度分布の広がりが抑制され、反射率及び回折率を低減できる。
【００２５】
なお、図１及び図２に示した例においては、微細構造層１２の微細構造が、基材１１主面から上方に向けて突出する複数の凸部１３を設けた例について説明したが、複数の凸部１３としては、基材１１主面から面外方向に突出するものであれば、必ずしも上方に突出する複数の凸部１３で構成する必要はない。
【００２６】
図３は、本実施の形態に係る微細構造体１の他の例を示す模式的な斜視図である。図３に示す微細構造体１は、概して平板形状をなしており、透明材料（光透過性材料）を含む基材１１と、この基材１１の一主面上に設けられた微細構造層１４とを備える。微細構造層１４は、基材１１主面Ｆから面外方向に向けて延在する複数の凹部１５を含む。複数の凹部１５は、基材１１主面Ｆに垂直な厚み方向（Ｚ軸方向）において、基材１１主面Ｆから下方（基材１１内部）に向けて陥没するように設けられる。複数の凹部１５は、図１に示した微細構造体１と同様に、Ｙ軸方向において不定間隔Ｐｙで配列されてそれぞれ一つの凹部列１５−１〜１５−Ｎを構築し、各凹部列１５−１〜１５−ＮがＸ軸方向において所定のピッチＰｘで並設される。この微細構造体１においては、基材１１主面に設けられた複数の凹部１５により、入射光の反射率及び回折光を低減できる。
【００２７】
図３に示す構成においては、基材１１主面Ｆから基材１１内部に向けて陥没した複数の凹部１５を設けるので、基材１１主面Ｆの全面積から複数の凹部１５開口の面積を除いた領域が微細構造層１２の上面の面積となる。これに対して、図１に示したように、基材１１から複数の凸部１３を上方に向けて突出させた場合には、複数の凸部１３の先端の合計面積が微細構造層１２の上面の面積となる。このため、図３に示す微細構造体１は、図１に示した微細構造体１に対して相対的に微細構造層１２の表面積が増大するので、外部応力が微細構造層１２の表面に分散されて耐久性が向上する。特に、図３に示した微細構造体１は、図１に示した微細構造体１と比較して凸部１３の根元に応力が集中するようなことがなく、耐傷性が向上するため好ましい。
【００２８】
なお、図１及び図３においては、微細構造層１２が凸部１３又は凹部１５のみによって構成される例について示したが、微細構造層１２は、凸部１３と凹部１５とが混在するように設けてもよい。
【００２９】
また、図１及び図３において、平板形状の微細構造体１が示されているが、本実施の形態に係る微細構造体１は、平板形状であることに限られない。例えば、円筒状に巻き取られた形状（以下、リール形状、ロール形状などと呼ぶことがある。）であってもよい。
【００３０】
本実施の形態に係る微細構造体１においては、複数の凸部列１３−１〜１３−Ｎに属する各凸部１３が、Ｙ軸方向において、変動幅δを有するピッチＰｙで配列されることが好ましい。具体的には、図２において、Ｐｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３は、Ｐｙａｖ±δの範囲である。ここで、変動幅δとは、Ｙ軸方向における凸部１３間のピッチＰｙの標準偏差σの３倍の値であり、Ｙ軸方向のピッチＰｙを１００点以上計測して算出される値で定義される。また、変動幅δは、ピッチＰｙａｖより小さいことが好ましく、Ｐｙａｖの１％以上５０％以下の範囲であると、複数の凸部１３間のピッチＰｙが大きくなりすぎることを抑制できるためより好ましく、５％以上３０％以下の範囲であると、入射光の反射率及び回折光を低減できるため更に好ましい。
【００３１】
図４は、ピッチＰｘとピッチＰｙが略等しく、変動幅δが、ピッチＰｙａｖの２０％である例を示す模式図である。凸部がピッチＰｙで略等間隔に並んでいても、Ｙ軸方向における凸部１３間の距離（ピッチＰｙ）に周期性はないことがわかる。このような構造の微細構造層１２を有する微細構造体を反射防止膜に適用すると、不要な反射、回折を抑制できる。
【００３２】
本実施の形態に係る微細構造体１において、ピッチＰｘ、ピッチＰｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において隣接して設けられた凸部１３間の距離である。また、ピッチＰｘ、Ｐｙとは、微細構造層１２の微細構造が、凸部１３で構成される場合には凸部１３頂点間の距離であり、凹部１５で構成される場合には凹部１５谷頂点間の距離で定義される。凸部１３頂点は、平面視における凸部１３形状が点対称な場合にはその中心点であり、非対称な場合には平面視における凸部１３の重心位置で定義される。凹部１５谷点は、平面視における凹部１５形状が点対称な場合にはその中心点であり、非対称な場合には平面視における凹部１５の重心位置で定義される。また、ピッチＰｙａｖとは、Ｙ軸方向の凸部１３間の距離の平均値である。
【００３３】
凸部１３及び凹部１５の形状としては、本発明の効果が得られるもの範囲であれば特に限定されず、用途に応じて適時変更可能である。凸部１３及び凹部１５の形状としては、例えば、ピラー形状又はホール形状や、円錐形状、角錐形状、楕円錘形状などを用いることができる。また、凸部１３及び凹部１５の形状としては、微細構造体１の用途や、適用する波長に応じて設計することができる。これらの中でも、凸部１３及び凹部１５の形状としては、隣接する凸部１３及び凹部１５間の距離が小さく、凸部１３及び凹部１５の高さが大きい形状とすることが好ましい。
【００３４】
本実施の形態に係る微細構造体１において、凸部１３のピッチＰｘ、及びピッチＰｙは、可視光の波長以下とすることが好ましい。可視光の波長以下とすることにより、入射光の反射率をさらに低減できるので、反射光及び回折光をより低減でき、光学素子として好適に用いることが可能となる。
【００３５】
凸部１３のピッチＰｘ、Ｐｙは、微細構造体１の用途に応じて、適宜変更することができる。例えば、ディスプレイ用途などで要求される可視光領域（４００ｎｍ〜７８０ｎｍ）において反射率を抑え透過率を上げたい場合、ピッチＰｘ、Ｐｙは、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以上１５０ｎｍ以下がより好ましい。ピッチＰｘ、Ｐｙが１５０ｎｍ以下であれば、可視光領域で回折光を生じることなく、反射率の角度依存性も抑制することができる。ピッチＰｘ、Ｐｙが１ｎｍ以上であれば、反射率を低減できるため好ましい。また、ピッチＰｘ、Ｐｙが１ｎｍ以上であれば、微細構造体１の反射率を低減するために十分な高さの凸部１３を工業的に容易に形成することが可能となる。なお、凸部１３の高さは大きいことが好ましいが、ピッチＰｘ、Ｐｙと高さの比であるアスペクト比が３以下とすることにより、微細構造体１の各製造工程における転写時において離型が容易となる。また、凸部１３の高さは１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下がより好ましい。
【００３６】
また、例えば、結晶系シリコン太陽電池の分光感度は、近赤外領域（７００ｎｍ〜１０００ｎｍ）にピークトップを持つため、太陽電池用最表面部材においては、この波長領域で優れた透過率を有することが求められる。近赤外領域において反射率を抑え透過率を上げたい場合、ピッチＰｘ、Ｐｙは３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下が好ましく、５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下がより好ましい。また、凸部１３の高さは、１ｎｍ以上５０００ｎｍ以下が好ましく、１０００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下がより好ましい。
【００３７】
本実施の形態に係る微細構造体１においては、ピッチＰｘがピッチＰｙよりも小さいことが好ましい。本実施の形態に係る微細構造体１においては、凸部列１３−１〜１３−Ｎ間におけるＹ軸方向のシフト量αは、ピッチＰｙの位相（０〜±π）の範囲となる。このため、ピッチＰｘがピッチＰｙより小さい場合には、隣接して配列された凸部１３間の距離が小さくなるので、微細構造層１２表面における凸部１３の占有率が増大する。
【００３８】
例えば、図５にシフト量αが最大にずれた状態を示す。この場合、Ｐｘ＝Ｐｙ×ｓｉｎ（６０度）＝０．８６６×Ｐｙの関係となる。図５に示す例においては、凸部１３同士の重なりがなく、シフト量αが最大の状態であるので、この２つの凸部列１３−１、１３−２間については六方細密充填となり凸部１３に周期性が生じる。このため、ある程度凸部１３同士の重なりを生じさせ、微細構造層１２表面における占有率を上げられる範囲で、適宜、Ｐｙに対しＰｘを決定することにより、パターンの規則性を低減することができ、入射光の回折及び反射率を低減することが可能となる。
【００３９】
微細構造体１においては、ピッチＰｙに対するピッチＰｘの比が、８５％〜１００％の範囲であることが好ましい。ピッチＰｙに対するピッチＰｘの比が、８５％以上であれば、隣接する凸部１３又は凹部１５間の重なりが小さくなるため好ましく、１００％以下であれば、凸部１３の占有率が向上するため好ましい。ピッチＰｙに対するピッチＰｘの比は、９０％〜９５％の範囲であることがより好ましい。
【００４０】
本実施の形態に係る微細構造体１においては、所望の波長において、回折を生じない範囲にピッチＰｘ、Ｐｙを設定することにより、微細構造層１２における長周期の繰り返し構造（例えば、ＸＹ平面内における斜め方向における繰り返し構造）が形成されず、不要な回折光は発生を抑制することができる。さらに、完全な不規則構造（ランダム配置）ではないために、転写用モールドを用いて製造することも可能となる。これにより、凸部１３を過大に微細なピッチＰｘ、Ｐｙに形成せずとも、十分な低反射率を実現することができ、製造時の不要なコスト増を防止することができる。
【００４１】
図６は、本実施の形態に係る微細構造体の他の構成例を示す模式的な斜視図である。図６に示すように、微細構造体２においては、隣接して設けられた凸部１３間に設けられ凸部１３より小さい微小凸部２１をさらに有する。このように、凸部１３より小さい微小凸部２１をさらに設けることにより、さらに入射光の反射率を低減することが可能となる。なお、図６においては、凸部１３より小さい微小凸部２１を設けた例について説明したが、微小凹部２２（図７参照）を設ける構成としてもよい。
【００４２】
図７は、本実施の形態に係る微細構造体２において、凸部１３に代えて凹部１５を設けると共に、微小凸部２１に代えて微小凹部２２を設けた構成を示す模式的な斜視図である。図７に示すように、微細構造体２においては、隣接して設けられた凹部１５間に設けられ凹部１５よりも小さい微小凹部２２をさらに有する。このように凹部１５よりも小さい微小凹部２２をさらに設ける場合においても、図６に示した微小凸部２１を設けた例と同様、さらに入射光の反射率を低減することが可能となる。なお、図７においては、凹部１５よりも小さい微小凹部２２を設けた例について説明したが、さらに微小凸部２１を設ける構成としても良い。
【００４３】
本実施の形態に係る微細構造体２において、微小凸部２１（微小凹部２２）により、反射率が低下するメカニズムは不明だが、以下のように推定される。微小凸部２１を設けることにより、図１１に示したような微細構造層１２における有効屈折率の変化が、凸部１３のみで微細構造層１２を構成した場合よりも更に滑らかな曲線を示すようになるためと推定される。微小凸部２１の高さとしては、凸部１３の高さの１／２以下であることが反射率の低下の観点から好ましい。また、微小凸部２１の高さが凸部１３の高さの１／５以下であれば、さらに反射率が低下するため好ましい。
【００４４】
本実施の形態に係る微細構造体１おいて、基材１１としては、所望の波長光において、実質的に透明であれば、特に限定されるものではなく、無機基材、樹脂基材などを適宜選択可能である。また、基材１１としては、用途に応じて、板、シート、フィルム、薄膜、織物、不織布、その他任意の形状、及びこれらを複合化したものを使用できる。
【００４５】
無機基材としては、ソーダ板ガラス、石英ガラス基板、サファイア基板、シリコン基板などの無機材料を主体とするものを用いることができる。光学特性は特に限定されないが、用途に応じて、適宜選択することができる。例えば、４００ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光領域で光学的に透明な基材は、さまざまな光学用途に用いることができるため好ましい。紫外光領域において用いる場合には、紫外線の透過率が高い石英ガラスやサファイアガラスを含む基材を用いることが好ましい。
【００４６】
また、基材１１として、屈曲性を有し連続生産性に優れたシート、フィルム、織物、不織布などを使用する場合、樹脂基材などの有機材料を使用できる。樹脂基材に用いられる有機材料としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン（ＣＯＰ）樹脂、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂や、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。また、基材１１として、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と、ガラスなどの無機基板、熱可塑性樹脂、トリアセテート樹脂などとを組み合わせて用いてもよく、これらの有機材料又は無機材料を単独で用いて基材２１を構成してもよい。
【００４７】
本実施の形態に係る微細構造体１において、微細構造層１２としては、所望の波長において、透明性を有していれば特に限定されるものではなく、無機材料、有機材料等を用いることができる。
【００４８】
微細構造層１２においては、基材１１との界面における屈折率が実質的に同一であることが好ましい。微細構造層１２による屈折率変化により微細構造層１２での反射を抑制できても、基材１１との界面において屈折率に差があると、そこでの反射が発生するためである。
【００４９】
ここで、実質的に同一であるとは、光学的な用途として問題にならない反射率を示す屈折率差を有することである。例えば、基材１１の屈折率が１．４５であるときに、界面での反射率を０．１％以下とするためには、基材１１界面における微細構造層１２の屈折率が、１．３７〜１．５４の範囲であればよく、この範囲内において、実質的に同一であるといえる。これらの値は、必要とされる界面反射率により適宜調整されるものであり、例えば、０．０５％以下の界面反射率が必要とされる場合は、１．３９〜１．５１の屈折率範囲であることが好ましい。
【００５０】
微細構造層１２を形成する無機材料としては、ゾルゲル材料の硬化体であることが好ましい。微細構造層１２をゾルゲル材料の硬化体とすることにより、無機材料を主体として微細構造層１２を構成することができる。このため、耐環境性、耐候性、長期安定性に優れた微細構造体１を得ることができる。
【００５１】
本実施の形態において、ゾルゲル材料とは、熱や触媒などの作用により、加水分解重縮合が進行し、硬化する化合物群である。例えば、金属アルコキシド（金属アルコラート）、金属キレート化合物、ハロゲン化金属、液状ガラス、スピンオングラス、またはこれらの反応物であり、硬化を促進させる触媒を含むものであってもよい。金属アルコキシドの金属種としては、シリコン、チタン、アルミニウム、ゲルマニウム、ボロン、ジルコニウム、タングステン、ナトリウム、カリウム、リチウム、マグネシウム、スズなどが挙げられる。
【００５２】
金属アルコキシドとは、任意の金属種が、加水分解触媒などにより、水、有機溶剤と反応して得られる化合物群であり、任意の金属種と、ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、プロピル基、イソプロピル基などの官能基とが結合した化合物群である。金属アルコキシドの金属種としては、シリコン、チタン、アルミニウム、ゲルマニウム、ボロン、ジルコニウム、タングステン、ナトリウム、カリウム、リチウム、マグネシウム、スズなどが挙げられる。
【００５３】
例えば、金属種がシリコンの金属アルコキシドとしては、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリエトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、トリエトキシシラン、ジフェニルシランジオール、ジメチルシランジオールなどや、これら化合物群のエトキシ基が、メトキシ基、プロピル基、イソプロピル基、ヒドロキシ基などに置き換わった化合物群などが挙げられる。これらは、要求される物性に応じて、単独で用いてもよいし、複数種類を組み合わせて用いてもよい。
【００５４】
また、金属アルコキシドとしては、シルセスキオキサン化合物を用いることもできる。シルセスキオキサンとは、ＳｉＯ１．５で表される化合物群の総称であり、ケイ素原子一個に対し、一つの有機基と三つの酸素原子が結合した化合物である。
【００５５】
ハロゲン化金属とは、上記金属アルコキシドにおいて、加水分解重縮合する官能基がハロゲン原子に置き換わった化合物群である。なお、金属種は適宜変更可能である。
【００５６】
金属キレート化合物としては、チタンジイソプロポキシビスアセチルアセトネート、チタンテトラキスアセチルアセトネート、チタンジブトキシビスオクチレングリコレート、ジルコニウムテトラキスアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビスアセチルアセトネート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート、アルミニウムジブトキシモノアセチルアセトネート、亜鉛ビスアセチルアセトネート、インジウムトリスアセチルアセトネート、ポリチタンアセチルアセトネートなどが挙げられる。
【００５７】
硬化を進行させる触媒としては、種々の酸、塩基を用いることができる。種々の酸には、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸だけでなく、各種カルボン酸、不飽和カルボン酸、酸無水物などの有機酸が含まれる。また、硬化が光硬化の場合には、光重合開始剤、光酸発生剤、光増感剤などを用いることができる。
【００５８】
液状ガラスとしては、シラグシタールシリーズ（新技術創造研究所社製）やＴＧＡシリーズ（アポロリング社製）などが挙げられ、これに所望の物性に合わせて、その他ゾルゲル化合物を添加したものを用いることができる。スピンオングラスとしては、ＯＣＤシリーズ（東京応化社製）、ＡＣＣＵＧＬＡＳＳ（登録商標）シリーズ（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社製）などを用いることができる。
【００５９】
これらゾルゲル材料を重合し硬化体として、微細構造層１２を形成する。ゾルゲル材料からの硬化体であると、耐久性に優れているため好ましく、基材１１に無機材料を使用した場合は、微細構造体１が主に無機材料で構成されるため、耐久性に優れるためにさらに好ましい。
【００６０】
また、微細構造層１２を構成する有機材料としては、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂（ＣＯＰ）、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂が挙げられる。また、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と、上記熱可塑性樹脂、トリアセテート樹脂とを組み合わせた複合材料を用いてもよい。
【００６１】
微細構造層１２としては、屈折率制御、強度向上などの機能性付与のために機能性微粒子を含むものを用いてもよい。機能性微粒子としては、金属酸化物、金属微粒子、炭素系微粒子などが挙げられる。金属酸化物としては、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、アルミナ、酸化亜鉛、酸化錫などが挙げられる。炭素系微粒子としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレンが挙げられる。微粒子の形状としては、球状、粒状、棒状、針状、中空状、ランダム形状などがあり、これらは、微粒子表面に対しシランカップリング剤などの表面修飾をされていてもよい。
【００６２】
さらに、機能性微粒子の微細構造層１２における濃度は、微細構造層１２表面から、基材１１との界面に向けて徐々に減少する、あるいは、徐々に増加する濃度勾配を有しているとより好ましい。微細構造層１２は、上述したように、界面の屈折率を徐々に変化させる機能がある。しかし、微細構造層１２のみモスアイ構造をとっても、基材１１との界面に屈折率差があると、その界面での反射が増加し、透過率を上げることができない。そこで、微細構造層１２のみでなく、内部の機能性微粒子によっても屈折率変化をつけることでより、有効なモスアイ構造をとることができる。同様のメカニズムで、誘電率、導電率、磁化率なども機能性微粒子の濃度傾斜をとり、膜性能の傾斜性を発現することができる。
【００６３】
（微細構造体のパターンの製造方法）
次に、本実施の形態に係る微細構造体の製造方法について説明する。本実施の形態に係る微細構造体の製造方法は特に限定されないが、例えば、以下の製造方法を一例として挙げることができる。図８に示すように、まず、基材の表面に熱反応性レジスト（レジスト層）を均一に成膜した円筒型モールド３１を作製する。次に、この円筒型モールド３１を回転させながら、レーザー照射機３２からパルスレーザーを照射する。次に、レーザー照射部３２からのパルスレーザーを照射しながら、円筒モールド３１の筒軸方向に向けて走査する。円筒型モールド３１の回転数及びパルスレーザーの周波数から、回転方向（円筒型モールド３１の外周面のレジスト層）に任意のピッチでパターン３３が記録される。これが、微細構造体１におけるＹ軸方向のピッチＰｙとなる。さらに、円筒型モールド３１の筒軸方向に走査しているため、任意の速度から円筒型モールド２１が１周すると、レーザー照射部３２が筒軸方向にずれることになる。これが微細構造体１におけるＸ軸方向のピッチＰｘとなる。円筒型モールド３１の周長に比較して、パターン３３のピッチＰｘ、Ｐｙは、光の波長以下と非常に小さいので、Ｘ軸方向のピッチＰｘを維持しながら、筒軸方向でみるとＹ軸方向に列状パターンを形成することができる。さらに、上述したように、パターン３３のピッチＰｘ、Ｐｙは、円筒型モールド３１の周長に比較して非常に小さいので、Ｘ軸方向とＹ軸方向は実質的に直交することとなる。
【００６４】
ピッチＰｙを不定間隔とする方法の一例としては、例えば、レーザー照射機３２のパルスレーザー周波数発生機にランダム信号発生機を組み込み、１周期ごとに波長にランダム信号を重畳させることで得ることができる。
【００６５】
または、あらかじめ不定間隔の信号出力をデータとして記録しておき、そのデータをレーザー出力として出力する方法も可能である。
【００６６】
レーザー照射によって形成されたパターン３３を凹部、又は凸部とした円筒モールド３１からパターン３３を転写することにより、基材１１表面に微細構造層１２を有する微細構造体１を得ることができる。
【００６７】
モールドからの転写の方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、直接ナノインプリント法が挙げられる。直接ナノインプリント法としては、所定温度で加熱しながらモールド内部に熱硬化性樹脂を充填し、モールドを冷却してから硬化した熱硬化性樹脂を離型して転写する熱ナノインプリント法や、モールド内部に充填した光硬化性樹脂に所定の波長の光を照射し、光硬化性樹脂を硬化させてから、モールドから硬化した光硬化性樹脂を離型して転写する光ナノインプリント法が挙げられる。
【００６８】
また、モールドからの転写の方法としては、パターンを転写した樹脂から電鋳により電鋳モールドを作成し、この電鋳モールドから熱ナノインプリント法、又は光ナノインプリント法により転写する電鋳モールド方法を用いてもよい。さらに、レーザー照射により得られた円筒モールド、又は電鋳モールドから転写した樹脂モールドを元型とし、直接、熱ナノインプリント法、又は光ナノインプリント法により転写する樹脂モールド法を用いてもよい。これらの中でもレーザー照射により得られたモールドの利用効率を高め、製造コストを低減させる効果が大きいことから、樹脂モールド法が好ましい。
【００６９】
さらに、樹脂モールド法においては、繰り返し転写が容易であるため好ましい。ここでの「繰り返し転写」とは、（１）凸凹パタン形状を有する樹脂モールド（＋）から、転写反転した凹凸パタン転写物を複数製造すること、及び／又は（２）特に硬化性樹脂組成物を転写剤として用いる場合において、樹脂モールド（＋）から反転した転写体（−）を得て、次に転写体（−）を樹脂モールド（−）として、反転転写した転写体（＋）を得る、凸凹／凹凸／凸凹／凹凸／・・・／を繰り返しパタン反転転写することを意味する。
【実施例】
【００７０】
以下、本発明の効果を明確にするために行った実施例をもとに本発明をより詳細に説明する。なお、下記実施の形態における材料、使用組成、処理工程などは例示的なものであり、適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、適宜変更して実施することが可能である。そのため、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
【００７１】
［実施例１］
（円筒モールドの作製）
円筒状金型の基材としては、石英ガラスを用いた。半導体レーザーを用いた直接描画リソグラフィー法により微細構造（微細凹凸構造）を石英ガラス表面に形成した。この石英ガラス表面の微細構造上にスパッタリング法によりレジスト層を成膜した。スパッタリング法は、ターゲット（レジスト層）として、φ３インチのＣｕＯ（８ａｔｍ％Ｓｉ含有）を用いて、ＲＦ１００Ｗの電力で実施した。成膜後のレジスト層の膜厚は２０ｎｍであった。エッチング層としては、基材の石英ガラスを使用した。以上のように作製した円筒状金型を回転させながら、以下の条件で露光した。
露光用半導体レーザー波長：４０５ｎｍ
露光レーザーパワー：３．５ｍＷ
Ｘ軸方向ピッチＰｘ：１８０ｎｍ
Ｙ軸方向ピッチＰｙ：１８０ｎｍ±１８ｎｍ
【００７２】
次に、レジスト層を現像した。レジスト層の現像は、０．０３ｗｔ％のグリシン水溶液を用いて、２４０ｓｅｃ処理とした。次に、現像したレジスト層をマスクとし、ドライエッチングによるエッチング層のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてＳＦ６を用い、処理ガス圧１Ｐａ、処理電力３００Ｗ、処理時間５分の条件で実施した。次に、表面に微細構造が付与された円筒状金型から、残さのレジスト層のみをｐＨ１の塩酸で６分間の条件で剥離して円筒モールド（転写用モールド）を作製した。
【００７３】
次に、微細構造を形成した石英ガラスロール表面（転写用モールド）に対し、デュラサーフＨＤ−１１０１Ｚ（ダイキン化学工業社製）を塗布し、６０℃で１時間加熱後、室温で２４時間静置、微細凹凸パターンを固定化した。その後、デュラサーフＨＤ−ＺＶ（ダイキン化学工業社製）で３回洗浄し、離型処理を実施して円筒モールドを作製した。
【００７４】
（反射防止構造フィルムの作製）
次に、得られた円筒モールドから反射防止フィルム（微細構造体）を作製した。ＯＰＴＯＯＬ  ＤＡＣ  ＨＰ（ダイキン工業社製）、トリメチロールプロパントリアクリレート（東亞合成社製  Ｍ３５０）、及びＩｒｇａｃｕｒｅ  １８４(Ｃｉｂａ社製)を重量部で１０:１００：５の割合で混合して光硬化性樹脂を調製した。次に、この光硬化性樹脂をＰＥＴフィルム（Ａ４１００、東洋紡社製：幅３００ｍｍ、厚さ１００μｍ）の易接着面にマイクログラビアコーティング（廉井精機社製）により、塗布膜厚６μｍになるように塗布した。
【００７５】
次いで、円筒モールド（円筒状金型）に対し、光硬化性樹脂を塗布したＰＥＴフィルムをニップロール（０．１ＭＰａ）で押し付け、大気下、温度２５℃、湿度６０％で、ランプ中心下での積算露光量が６００ｍＪ／ｃｍ２となるように、ＵＶ露光装置（フュージョンＵＶシステムズ・ジャパン社製、Ｈバルブ）を用いて紫外線を照射して連続的に光硬化を実施して、表面に微細構造が反転転写されたリール状樹脂モールド（長さ２００ｍ、幅３００ｍｍ）を得た。
【００７６】
反射防止フィルムの表面を電子顕微鏡で観察した。平面視における微細構造の電子顕微鏡写真を図９に示す。反射防止フィルムの表面電子顕微鏡写真から、Ｘ軸方向ピッチＰｘは、１８０ｎｍであり、Ｙ軸方向のピッチＰｙは、１００点の凸部の平均ピッチが、１８０ｎｍであり、Ｙ軸方向のピッチＰｙの標準偏差を３倍した値δは１８ｎｍであった。
装置；ＨＩＴＡＣＨＩ  ｓ−５５００
加速電圧；１０ｋＶ
ＭＯＤＥ；Ｎｏｒｍａｌ
【００７７】
次に、反射防止フィルムを任意に３０ｍｍ四方に裁断して評価試料とし、分光光度計（島津製作所社製、ＵＶ−２４５０大型試料室：ＭＰＣ−２２００設置モデル）により、入射角５°の正反射率、入射角８°の拡散反射（正反射を含む）の平均値を測定した。５００ｎｍで０．５％、６００ｎｍで０．４％、７００ｎｍで０．６％の低い反射率であった。また、種々の方向から観察しても、回折光は観察されなかった。
【００７８】
［比較例１］
通常の電子線ビーム露光法により、石英板上に、底面径１００ｎｍ、高さ１８０ｎｍの三角錘状凹部をドット間ピッチ１８０ｎｍの３角配置に配列した石英モールドを作成した。次に、石英モールドに対し、デュラサーフＨＤ−１１０１Ｚ（ダイキン化学工業社製）を塗布し、６０℃で１時間加熱後、室温で２４時間静置、微細凹凸パターンを固定化した。その後、デュラサーフＨＤ−ＺＶ（ダイキン化学工業社製）で３回洗浄し、離型処理を実施して円筒モールドを作製した。
【００７９】
（反射防止構造フィルムの作製）
次に、得られた石英モールドから反射防止フィルム（微細構造体）を作製した。実施例１と同様の光硬化性樹脂を用い、石英モールドでＰＥＴフィルムに形状を転写した。露光条件は実施例１と同様であった。
【００８０】
得られた反射防止フィルムの反射性能を実施例１と同様に測定した。５００ｎｍで０．５％、６００ｎｍで０．７％、７００ｎｍで１．２％と、実施例１と比較して、高い反射率を示し、反射率の波長依存性が高かった。また、低入射の入射光に対し、特定角度で、回折光が観察された。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明に係る微細構造体は、表面に微細構造を有する微細構造体において、入射光の反射率及び回折光を低減でき、しかも生産性に優れるので、特に、ＬＣＤやレンズなどの光学部材として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１、２  微細構造体
１１  基材
１２、１４、１０３  微細構造層
１３  凸部
１３−１〜１３−Ｎ  凸部列
１５  凹部
１５−１〜１５−Ｎ  凹部列
２１  微小凸部
２２  微小凹部
３１  円筒型モールド
３２  レーザー照射部
３３  パターン
１０１、１０２  光透過性材料
【図１】
2013007905.tif 000003
【図２】
2013007905.tif 000004
【図３】
2013007905.tif 000005
【図４】
2013007905.tif 000006
【図５】
2013007905.tif 000007
【図６】
2013007905.tif 000008
【図７】
2013007905.tif 000009
【図８】
2013007905.tif 000010
【図１０】
2013007905.tif 000011
【図１１】
2013007905.tif 000012
【図１２】
2013007905.tif 000013
【図１３】
2013007905.tif 000014
【図１４】
2013007905.tif 000015
【図９】
2013007905.tif 000016